Пациенто-ориентированное биомеханическое моделирование грудного и переходного грудопоясничного отделов позвоночника тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.08, кандидат наук Донник Анна Михайловна

• Донник Анна Михайловна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Донник Анна Михайловна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Введение

Глава 1 Состояние проблемы пациенто-ориентированного биомеханического моделирования грудопоясничного отдела позвоночника

1.1 Анатомия позвоночного столба

1.2 Класснцнфкация повреждений позвоночника

1.3 Клиническая картина повреждений грудопоясничного отдела позвоночника

1.4 Методы лечения повреждений грудного и грудопоясничного отделов позвоночника

1.5 Осложнения после хирургического лечения

1.6 Биомеханическое моделирование позвоночника

1.7 Построение твердотельной модели тела позвонка

1.8 Построение твердотельных моделей межпозвонковых дисков

1.9 Построение моделей фасеточных суставов

1.10 Моделирование связочного аппарата

1.11 Механические свойства

1.12 Контактные условия в биомеханической модели сегмента позвоночника

1.13 Нагрузки и граничные условия

1.14 Математическая постановка задачи биомеханики

Глава 2 Алгоритм построения биомеханической модели

2.1 Математическая постановка задачи биомеханики

2.2 Построение твердотельной модели тела позвонка

2.3 Построение твердотельной модели межпозвонкового диска

2.4 Моделирование фасеточных суставов

2.5 Моделирование связочного аппарата

2.6 Построение биомеханической модели сегмента позвоночника с имплантируемыми системами

2.7 Контактные условия между телами

2.8 Механические свойства

2.9 Нагрузки и граничные условия

2.10 Выводы к главе

Глава 3 Биомеханическое моделирование повторной травмы грудного отдела позвоночника

3.1 Медицинская постановка задачи

3.2 Биомеханический эксперимент. Часть

3.3 Биомеханический эксперимент. Часть

3.4 Выводы к главе

Глава 4 Короткосегментарная система фиксации с использованием промежуточных винтов при компрессионном переломе тела позвонка грудопоясничного отдела позвоночника

4.1 Медицинская постановка задачи

4.2 Биомеханический эксперимент

4.3 Выводы к главе

Глава 5 Применение ламинарных крючков при хирургическом лечении оскольчатого перелома тела позвонка грудопоясничного отдела позвоночника

5.1 Медицинская постановка задачи

5.2 Биомеханический эксперимент

5.3 Выводы к главе

Заключение

Приложение 1. Акт об использовании результатов диссертации в учебном процессе механико-математического факультета

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

КТ - компьютерная томография

КЭП - конечно-элементный пакет

МРТ - магнитно-резонансная томография

НДС - напряженно-деформированное состояние

ПДС - позвоночно-двигательный сегмент

ПО - программное обеспечение

САПР - система автоматизированного проектирования ТПС - транспедикулярная система

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пациенто-ориентированное биомеханическое моделирование грудного и переходного грудопоясничного отделов позвоночника»

Актуальность

Повреждения позвоночника - важная социальнозначимая проблема современного общества. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения до 90% повреждений позвоночника возникают вследствие травматических причин, таких как дорожно-транспортные происшествия, падения с высоты или насилие [3,114]. Количество людей, получающих такие травмы, ежегодно растет. Из общего количества травм позвоночника на грудной отдел приходится до 30%, на пояснично-крестцовых - до 40%. В случае падения с высоты более 65 % локализуются в грудопоясничном отделе. При дорожно-транспортных происшествиях большая часть повреждений приходится на грудной отдел позвоночника [41]. При значительной силе травматического воздействия возникают многоуровневые повреждения позвоночника, из них 75 % - грудного отдела [81]. Среди травм грудного отдела позвоночника наиболее часто встречаются переломы 11-12 грудных позвонков (ТЫ1, ТМ2) и 1-2 поясничных (Ь1-Ь2). Это объясняется переходом из ригидного грудного отдела в подвижный поясничный.

Планирование и проведение хирургических операций на позвоночнике осуществляются на основе личного опыта и знаний хирурга. Однако, приняв во внимание индивидуальные биомеханические параметры пациента на этапе планирования операции, результативность хирургического вмешательства можно значительно улучшить. Учесть их позволяет использование биомеханического моделирования. В настоящее время его применение в медицине распространено для индивидуализации лечения пациентов в челюстно-лицевой [28], дентальной [34,35,38-40] и в спинальной хирургии [4,31,32]. Вопросам биомеханического моделирования опорно-двигательного аппарата посвящены работы таких

отечественных и зарубежных ученых, как А кулич Ю.В., Кудяшев А.Л., Иванов Д.В., Коноплев Ю.Г., Ambati D., Arai Y., Barron V., Bedbrook J.M., Bergmann G., Chang B.-S., Fan S., Goel V., Gonzalez-Blohm SA., Guan Y., Havaldar R., Kiapour A., Kim H.-J., Lee C.-K., Lee III W.E., Li Q. Y., Rao M., Kang K.-T., Pilli S.C., Putti B.B., Rohlmann A., Suzuki H., Takahashi H.E., Totoribe K., Tyndyk MA., Wu J., Zander T.

Биомеханическое моделирование - это метод, включающий в себя этапы создания биомеханической модели, нагружения этой модели и численного расчета напряженно-деформированного состояния. Биомеханическая модель позвоночника представляет собой трехмерную твердотельную модель с назначенными механическими свойствами биологических материалов. Анализ публикаций, авторы которых занимаются биомеханическим моделированием сегментов позвоночного столба, показал неоднозначность подхода к построению биомеханических моделей.

Проведеное исследование направлено на решение медицинской и социальной проблемы, связанной с совершенствованием методов хирургического лечения повреждений грудного и грудопоясничного отделов позвоночника.

В связи с распространенностью травмирования указанных отделов позвоночника определены объекты исследования.

Объектами исследования являются отделы позвоночника, расположенные на уровне позвонков Th7-L2.

Цель исследования: разработка алгоритма построения биомеханической модели грудного и грудопоясничного отделов позвоночника, позволяющей в условиях проведения биомеханического эксперимента

• определить наиболее рациональный выбор тактики хирургического лечения травм и повреждений на уровне позвонков грудного и грудопоясничного отделов позвоночника;

ском лечении травм позвоночника.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1 Разработка подхода к построению биомеханической модели грудного и гру-допоясничного отделов позвоночника, включающего в себя:

• построение твердотельной модели грудного и грудопоясничного отделов позвоночника;

• выбор механических свойств биологических объектов, входящих в твердотельную модель.

2 Определение напряженно-деформированного состояния (НДС) грудного, грудопоясничного отделов позвоночника и систем фиксации для выявления условий, способствующих их разрушению и приводящих к повторной травме.

3 Проведение биомеханического моделирования для выявления преимуществ использования систем транспедикулярной фиксации, дополненных промежуточными винтами.

4 Проведение биомеханического моделирования для выявления возможности использования систем фиксаций, дополненных ламинарными крючками.

Материалы и методы исследования

Математически поведение модели описывается задачей теории упругости в статической постановке.

Решение поставленной задачи выполнено численно с использованием метода конечных элементов. С этой целью использован конечно-элементный пакет АХЗУЗ (18 и 19 версии).

Построение геометрии тел позвонков выполнено на основе данных компьютерной томографии в виде БЮОМ-файлов пациента с повторным травмирова-

нием позвонков грудопоясннчного отдела; пациента с компрессионным осколь-чатым переломом тела позвонка Thll и пациента с оскольчатым переломом тела позвонка L2. Первичная обработка границ тел, избавление от шумов и создание объемных тел проведены в ПО Mimics Materialise. Твердтельная модель тел позвонков получена в ПО 3-Matic Materialise. Межпозвонковые диски, фасеточные суставы и медицинские фиксирующие изделия созданы в САПР Solid Works. Для фиксаций использованы моноаксиальные и полиаксиальные винты, стержни, стягивающие штанги, крючки и сетчатый межтеловой заменитель MESH. Построение связок и генерирование вычислительной сетки выполнено в модуле Workbench программного комплекса ANS YS.

Научная новизна

1 Сформулирован универсальный и не имеющий ограничений по случаям травм подход к созданию биомеханической модели грудного и грудопо-ясничного отделов позвоночника. Модель, построенная по предложенному алгоритму, позволяет учитывать индивидуальные особенности строения позвоночника пациента.

2 Проведено биомеханическое моделирование грудного, грудопоясничного отделов позвоночника и систем фиксации и выявлены условия, способствующие их разрушению и приводящие к повторной травме.

3 На основе анализа НДС системы «позвоночно-двигательный сегмент - ТПС» выявлены биомеханические преимущества использования ТПС, дополненных промежуточными винтами.

4 Впервые выполнено биомеханическое моделирование ТПС, дополненных ламинарными крючками, и с точки зрения биомеханики показано преимущество использования их в хирургии позвоночника.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается корректностью математической постановки задачи теории упругости,

применением строгих математических методов, сравнением результатов с известными результатами других авторов, а также с результатами медицинского контроля.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость заключается в возможности использования разработанной биомеханической модели при проведении предоперационного планирования для анализа различных вариантов хирургического вмешательства, для усовершенствования систем фиксации позвоночника при лечении повреждений грудного и грудопоясничного отделов позвоночника. Получены свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и баз данных:

• База данных «Модельная версии 2.0» для прототипа системы поддержки принятия врачебных решений, режим персональной виртуальной операционной 3D (RU 2021621555 от 20.07.2021).

•

принятия врачебных решений, режим персональной виртуальной операционной 3D (RU 2021621564 от 20.07.2021).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебную деятельность механико-математического факультета Саратовского университета.

Апробация работы и публикации

Результаты работы были представлены на всероссийских и международных конференциях: «Практическая биомеханика-2015» (Саратов, Россия), VII Международная научно-практическая конференция «Presenting Academic Achievements to the World» (2016, Саратов, Россия), XI Всероссийсая кнферен-ция «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» (2016, Дивноморское, Россия), «Актуальные проблемы математики и механики» (2016, Саратов, Россия), «Современные методы информационного поиска в аспекте междисциплинарных исследований» (2016, Саратов, Россия), Saratov Fall Meeting'2016:International Symposium Optics and Biophotonics-IV (Саратов,

и

Россия), «Практическая биомехаиика-2016» (Саратов, Россия), XVIII Международная конференция «Современные проблемы механики сплошной среды» (2016, Ростов-на-Дону, Саратов), «Актуальные проблемы математики и механики» (2017, Саратов, Россия), XII Всероссийсая конференция «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» (2017, Див-номорское, Россия), «Методы компьютерной диагностки в биологии и медицине - 2017» (Саратов, Россия), X Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых с международным участием «Цивьяновские чтения» (2017, Новосибирск, Россия), «Практическая биомеханика-2017» (Саратов, Россия), Международная научнаяконференция помеханике «VIII Поляховские чтения» (2018, Санкт-Петербург, Россия), XI Всероссийский съезд травматологов-ортопедов (2018, Санкт-Петербург, Россия), «Актуальные проблемы математики и механики» (2018, Саратов, Россия), «БИОМЕХАНИКА - 2018» (Дивномор-ское, Россия), Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики» (2018, Воронеж, Россия), XII Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (2019, Воронеж, Россия), XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (2019, Уфа, Россия), XX Международная конференция «Современные проблемы механики сплошной среды» (2020, Ростов-на-Дону, Россия).

Структура и объем диссертации

Работа состоит из списка сокращений, введения, 5 глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы составляет 174 страниц, 108 рисунков, 25 таблиц, приложения и 21 страницы библиографии, включающей 136 наименований.

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 21 работе, в том числе 4, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой

степени кандидата наук (4 - в изданиях, входящих в базы цитирования Web of Science и Scopus, из них 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК).

Личный вклад автора

Автор лично разработал алгоритм создания биомеханической модели гру-допоясничного отдела позвоночника, выполнил все описанные в работе биомеханические эксперименты, осуществил визуализацию и провел анализ результатов этих экспериментов. Научный руководитель и соавторы научных исследований принимали участие в постановке задач и обсуждении полученных результатов, анализе достоверности полученных результатов с точки зрения клинической практики.

В работах [10-13,15-17,19, 20, 29, 30, 66] автору принадлежат постановки задач, большая часть обзоров литературы, постановка и выполнение биомеханических экспериментов, и интерпретация результатов. Работы [6-9] выполнены автором лично без соавторов. В работе [21] автором лично выполнено биомеханическое моделирование сегмента грудопоясничного отдела позвоночника. В работах [14, 18, 25, 33] автору принадлежит часть обзоров литературы по тематике диссертации. Тексты статей [6-19,25,29,30,66] подготовлены автором лично.

Благодарности

Выражается благодарность директору образовательно-научного института наноструктур и биосистем ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского», к.ф,-м.н., Кирилловой Ирине Васильевне, научному руководителю, доктору физико-математических наук, профессору, лауреату государственной премии Российской Федерации, заведующему кафедрой математической теории упругости и биомеханики, президент ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского» Коссо-вичу Леониду Юрьевичу, врачу травматологу-ортопеду ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь имени А.Н. Бурденко» Асланову Рим псу Асли нови чу. врачу травматологу-ортопеду НИИТОН СГМУ имени В.И. Разумовского Лихачеву Сергею Вячеславовичу.

Глава 1

Состояние проблемы пациенто-ориентированного биомеханического моделирования грудопоясничного отдела позвоночника

1.1 Анатомия позвоночного столба

Строение позвоночника человека в данный момент довольно широко изучено [23].

Позвоночник человека состоит из 32-34 позвонков, разделенных на 5 отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12 позвонков), поясничный(5 позвонков), крестцовый или крестец (5 сросшихся позвонков) и копчик (3-5 сросшихся позвонков) (рисунок 1.1). Для краткости в медицинской терминологии принято обозначать позвонки шейного отдела латинской буквой «С», позвонки грудного отдела - двумя латинскими буквами «Th», позвонки поясничного отдела - латинской буквой «L», позвонки крестца - латинской буквой «S», копчик - двумя латинскими буквами «Со». Для обозначения конкретного позвонка его номер ставится рядом с буквенным обозначением соответствующего отдела. Таким образом, позвонки шейного отдела обозначаются С1 - С7, грудного - Thl - Thl2, поясничного - L1 - L5, крестцового - S1-S5, копчик - Col - Со5.

Рисунок 1.1 Строение позвоночника

В строении позвонков каждого отдела можно выделить: тело позвонка, остистый отросток, нижние суставные отростки, верхние суставные отростки, поперечные отростки (рисунок 1.2). Тело позвонка во фронтальной проекции имеет эллиптическую форму. Отростки крепятся к телу позвонка за счет наличия дуги, образующей позвоночное отверстие.

Рисунок 1.2 Строение позвонка

Самый верхний отдел позвоночного столба - шейный. К особенностям строения шейного отдела можно отнести разнообразие строения его позвонков. Первые два позвонка называются атлант и аксис. Они существенно отличаются от

общего анатомического строения позвонков, но за их счет обеспечивается широкий спектр поворотов и наклонов головы. В отличие от позвонков других отделов шейные позвонки имеют отверстия в поперечных отростках. Остистые отростки шейных позвонков короткие, направлены вниз и имеют раздвоеный конец. Суставные отростки также короткие и расположены между горизонтальной и фронтальной плоскостями.

Грудной отдел позвоночника включает 12 позвонков. По размеру они крупнее шейных. Их отличает от позвонков других отделов - наличие реберной ямки на поперечных отростках с 1 по 10 позвонков. Остистые отростки длинные, так же как и у шейных позвонков наклонены вниз и накладываются друг на друга. Суставные отростки располагаются во фронтальной плоскости.

Поясничный отдел позвоночника включает 5 позвонков, имеющих массивное тело. Остистые отростки поясничных позвонков плоские, короткие, имеют утолщенные концы. Их суставные отростки располагаются в сагиттальной плоскости, поперечные отростки - во фронтальной.

Крестцовый отдел, или крестец, представлен пятью сросшимися позвонками. Крестец имеет тазовую и заднюю (дорсальную) поверхности. На тазовой поверхности располагаются крестцовые тазовые отверстия. Между ними проходят поперечные линии, образованные краями пластин срощеных позвонков. Боковые части имеют ушковидные поверхности. На задней поверхности крестца расположены медиальные гребни, образованные сращением остистых отростков, интермедиальные гребни, образованные сращением суставных отростков, и латеральные гребни, образованные сращением поперечных отростков. Под медиальными гребнями проходит крестцовый канал. В верхней части крестца расположены верхние суставные поверхности. Строение позвонков представлено на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 Строение позвонков

В процессе роста человека формируются физиологические изгибы позвоночника: шейный и поясничный лордозы, грудной и крестцовый кифозы.

В позвоночном столбе присутствуют все виды соединений: непрерывные и прерывные. К непрерывным соединениям относятся: фиброзные соединения (связки), хрящевые соединения (межпозвонковые диски), костные соединения (в них с возрастом перерастают хрящевые соединения). К прерывным соединениям относятся суставы.

Позвоночный столб окружен мышечно-связочным аппаратом.

В грудном и поясничном отделах связывают позвонки пять видов связок: желтые связки (ligamenta flava), межпоперечные связки (ligamenta intertrasversaria), межостистые связки (ligamenta interspinalia), надостистая связка (ligamentum supraspinale), передняя продольная связка (ligamentum longitudinale anterios) , задняя продольная связка (ligamentum longitudinale posterius). Желтые связки находятся между дугами смежных позвонков. Желтые связки служат основой для формирования позвоночного канала и не дают возможности большому расхождению позвонковых дуг при сгибании человека (наклон вперед). Межпоперечные связки располагаются между поперечными отростками во всех отделах, кроме шейного. Благодаря им ограничивается амплитуда боковых движений позвоночника. Межостистые связки проходят между остистыми отростками и переходят в заднюю надостистую связку. Надостистая свзяка соединяет края остистых отростков от седьмого шейного позвонка до крестца. Передняя продольная связка проходит вдоль передней поверхности тел позвонков и

межпозвонковых дисков и плотно к ним прилегает. Так же как и остистые отростки позвонков ограничивает движение позвоночного столба при разгибании. Задняя продольная связка проходит вдоль задней поверхности тел позвонков и межпозвонковых дисков внутри позвоночного канала. Плотно прилегает к межпозвонковым дискам. Задняя продольная связка ограничивает движение позвоночника при сгибании.

Тела позвонков между собой связаны межпозвонковыми дисками (рисунок 1.4). Межпозвонковый диск представляет собой тело из хрящевой ткани, состоящее из пулыюзного ядра, фиброзного кольца и двух тонких хрящевых пластинок. Пулыюзное ядро - это шаровидное тело диаметра от 1 до 2,5 см, обладающее высокой упругостью. Фиброзное кольцо расположено вокруг пуль-познохч) ядра и состоит из хрящевых вололокон, переплетающихся в продольном и поперечном направлениях, образующих несколько слоев. Фиброзное кольцо плотно прилегает к поверхности пулыюзного ядра. Оно вплетается в хрящевые, или замыкательные, пластины, которые граничат с краниальной и каудалыюй поверхностями позвонков.Таким образом, межпозвонковый диск плотно прикреплен к верхней и нижней пластинам позвонков, между которыми он расположен. Межпозвонковые диски выполянют амортизирующую и опорную функции в позвоночнике.

Рисунок 1.4 Межпозвонковый диск

Переходный отдел, расположенный на уровне двух последних позвонков грудного отдела и двух первых позвонков поясничного отдела, называют гру-допоясничный. Он включает четыре позвонка ТЬ11, ТЬ12, Ь1, Ь2, связанные межпозвонковыми дисками ТЫ1-ТЫ2, ТЫ2-Ы, Ь1-Ь2, фасеточными суста-

вами. Грудоиоясничиый отдел позвоночника окружен связочным аппаратом, включающим переднюю продольную связку, заднюю продольную связку, межостистые связки, межпоперечные связки и надостистую связку. Передняя продольная связка проходит вдоль всех четырех позвонков и полностью прилегает к передней поверхности тел позвонков и плотно соприкасается с передней поверхностью межпозвонкового диска. Задняя продольная связка проходит вдоль всех четырех позвонков и полностью прилегает к задней поверхности тел позвонков и плотно соприкасается с задней поверхностью межпозвонкового диска. Межостистые связки соединяют поверхности остистых отростков смежных позвонков. Межпоперечные связки связывают между собой поперечные отростки смежных позвонков. Надостистая связка полностью соприкасается с поверхностями остистых отростков всех позвонков.

1.2 Классицифкация повреждений позвоночника

Согласно N10011 повреждения позвоночника можно разделить на стабильные и нестабильные [97,103]. Эти понятия тесно связаны с сохранением или нарушением стабильности позвоночника сразу после повреждения. Стабильным является такой позвоночник, который способен телами своих позвонков противодействовать передним аксиальным нагрузкам, задним силам растяжения и ротационным деформациям, поддерживая вертикальное положение без прогрессирующего кифоза и предохраняя содержимое позвоночного канала от дальнейшей травматизации [126]. Иными словами, понятие стабильности позвоночника можно определить как его способность сохранять положение позвонков так, чтобы не возникало боли, раздражения корешков и спинного мозга, развития деформаций. Снижение этой способности под воздействием физиологических нагрузок определяет нестабильность позвоночника.

Стабильность позвоночника вводится исходя из концепции трехколонной

модели позвоночного столба, введенной Ф.Денисом [64,85]. Согласно этой теории позвоночный столб можно разделить на три колонны - передняя, средняя, задняя - выделяя в каждую элементы, которые оказывают влияние на его стабильность (Таблица 1.1).

Таблица 1.1 — Трехколонная концепция строения позвоночника по F.Denis

Опорная структура (колонна) Составляющие элементы

Передняя Передняя продольная связка, передняя часть тел позвонков, межпозвонковых дисков.

Средняя Задняя часть тел позвонков и межпозвонковых дисков, задняя продольная связка.

Задняя Поперечные и остистые отростки, ножки и ламинарные части дужек позвонков, фасеточные (дугоотроечатые) суставы, капсулы суставов, межостистые, надоетиетые и желтые связки.

К самым распространенным повреждениям относятся переломы позвоночника различной степени тяжести. Возможные повреждения позвоночника включают:

• переломы суставных отростков;

• переломы поперечных отростков;

Для возможности классифицирования переломов грудного и поясничного отделов позвоночника можно руководствоваться ответами на следующий перечень вопросов:

Исходя из механизма повреждения, можно выделить следующие группы переломов:

Компрессионные повреждения позвоночника

Компрессионные переломы позвонков являются наиболее часто встречающимися видами повреждения позвоночника. Они образуют большую группу переломов и включают в себя различные повреждения тела позвонка от верхнего переднего края тела позвонка до многооскольчатых взрывных. При компрессионном повреждении позвонка, как правило, связочный аппарат остается целым и повреждается передняя колонна, а задняя остается целой. Таким образом, компрессионные повреждения относятся к стабильным. Возможна клиновидная деформация тела позвонка, что приводит к нарушению оси позвоночника в сагиттальной и фронтальной плоскостях. При выраженной клиновидной деформации прослеживается гиперкифоз над местом повреждения, а пальпаторно определяется ступенька, увеличенное расстояние между смежными остистыми отростками.

Статистически наиболее часто встречаемыми повреждениями являются компрессионные и, по данным [37] занимают около 70% от общей суммы всех наблюдений.

В некоторых случаях при компрессионных оскольчатых переломах тел позвонков происходит раскалывание в сагиттальной и фронтальной плоскостях в комплексе со смещением осколков [106]. Между отломками размещаются элементы поврежденного межпозвонкового диска, что препятствует сращению позвонка. По определению Я.Л. Цивьяна такие переломы являются проникающими [43]. При таком виде повреждения возникает нарушение сопротивления угловым деформациям и сжимающим нагрузкам. Деформации позвоночного столба могут быть заметно выраженными.

Большую и сложную часть повреждений грудного и поясничного отделов позвоночника, возникающих вследствие компрессионных нагрузок, составляют взрывные переломы. Взрывные переломы могут быть как крупно, так и мелко-оскольчатыми. По масштабности поражения взрывные переломы могут охватывать все тело позвонка или его часть. Разрушенная часть тела позвонка состоит из осколков, располагающихся в центре и на периферии. Костные осколки, рас-полгающиеся у задней стенки тела, при взрывных переломах, наиболее опасны. Элементы межпозвонковых дисков, как правило, внедряются между отломками, в связи с чем консолидация перелома затруднена. Так же при данном виде повреждения зачастую повреждаются костные структуры задней колонны. Наиболее типичным повреждением в таких случаях является вертикальная трещина дуг или перелом остистых отростков. При взрывных переломах кифоти-ческая деформация позвоночного столба, как правило, отсутствует [37]. Связочный комплекс повреждается не часто. Физиологической основой перелома является превышение внутрителового давления над прочностью его структур. Опасность взрывных переломов тела позвонка связана с частотой повреждения спинальных элементов позвоночного канала.

В грудопоясничном отделе наиболее часто встречаются компрессионные

взрывные переломы тела позвонка. Для грудного отдела более характерны компрессионные клиновидные переломы тел позвонков, а для верхнепоясничного -взрывные.

Рентгенологическая картина соответствует тяжести и структуре патомор-фологических нарушений. Общие признаки характеризуются снижением высоты тела позвонка: при компрессионных клиновидных переломах - в передних отделах, при взрывных - на всем протяжении с продольным раскалыванием дуг по всей высоте. В первом случае отмечается кифотическая деформация, а во втором - она не выражена [37].

Дистракционные повреждения позвоночника

Дистракционные повреждения позвоночника характеризуются разрывом передних и задних структур вследствие чрезмерного растяжения. При таких повреждениях могут разрываться капсулы дугоотросчатых суставов, надости-стые, межостистые и желтая связки. Также может прослеживаться разрыв мышц разгибателей спины и фасции. Повреждение передней и средней колонны характеризуется разрывом межпозвонкового диска. Разрыв заднего связочного комплекса характеризуется возникновением подвывиха, вывихов суставных отростков, возможен их перелом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Донник Анна Михайловна, 2022 год

Список литературы

1. Байков Е. С. Прогнозирование результатов хирургического лечения грыж поясничных межпозвонковых дисков : дне. ... канд. мед. наук. Новосибирск, 2014. - 135 с.

2. Бердюгин К. А., Чертков А. К., Штадлер Д. И., Климов М. Е., Бердю-гина О. В., Бетц А. Е., Гусев Д. А., Новицкая Е. В. Ошибки и осложнения транспедикулярной фиксации позвоночника позвоночника погружными конструкциями // Фундаментальные исследования. - 2012. - №. 4. - С.425 431.

3. Всемирная организация здравоохранения [Электронный ресурс] URL:https://www.who.int (дата обращения: 20.09.2020г.)

4. Гаврюшин С. С., Кузьмичев В. А., Грибов Д. А. Биомеханическое моделирование хирургического лечения воронкообразной деформации грудной клетки. // Российский журнал биомеханики. - 2014. - Т. 18, № 1(63). -С. 36-47.

5. Доль А. В., Доль Е. С., Иванов Д. В. Биомеханическое моделирование вариантов хирургического реконструктивного лечения спондилолистеза позвоночника на уровне L4-L5 // Российский журнал биомеханики. - 2018. -Т. 22, № 1. - С. 31-44.

6. Донник A.M. Биомеханическое моделирование реконструктивного восстановления грудопоясничного отдела позвоночника транспедикулярной системой фиксации // Практическая биомеханика: Материалы докладов Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием, посвященной 100-летию физико-математического образования в Саратовском го-

сударственном университете / Под ред. проф. Л.Ю. Коссовича. - Саратов: Амирит, 2017. С.16-17.

7. Донник A.M. Биомеханическое моделирование хирургической реконструкции переходного поясиичио-крестцового отдела позвоночника // Биомеха-иика-2018: материалы XIII Всероссийской (с международным участием) конференции, (с.Дивноморское, 28 мая-1июпя 2018г.)/ Южный федеральный университет; ред. А.О. Ватульян, М.И. Карякин, B.C. Кондратьев, A.B. Попов - Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2018. - С.34-35.

8. Донник A.M. Значение моделирования в системах поддержки принятия решений // Математическое моделирование и биомеханика в современном университете. Тезисы докладов XII Всероссийской школы-семинара, пос.Дивноморское, 29 мая - 3 июня 2017 г.; Южный федеральный университет - Ростов-на-Дону; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2017. - С.44.

9. Донник А. М. Использование метода биомеханического моделирования для оценки эффективности хирургического вмешательства после травм позвоночника // XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. Т. 4: Материалы симпозиумов.^ Уфа: РИЦ БашГУ. - 2019. - С.151-153. DOI:10.22226/2410-3535-2019-congress-v4

10. Донник A.M., Зарецков В.В., Кириллова И.В., Коссович Л.Ю., Лихачев C.B., Норкин И.А. Биомеханическое моделирование реконструктивного вмешательства на переходном грудопоясничном отделе позвоночника // Восьмые Поляховские чтения: Тезисы докладов Международной научной конференции по механике, Санкт-Петербург, 30 января - 2 февраля 2018 г. -СПб.: Издательство СПбГУ, 2018. - С.285-286.

11. Донник А. М., Иванов Д. В., Киреев С. И., Коссович Л. Ю., Островский И. В., Норкин И. А., Левченко К. К., Лихачев С. В. Извлечение клинически значимых данных из биомеханического моделирования вариантов хирургического лечения травмы позвоночника при повреждении позвонков ТН10, ТН11 // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. - 2019. - Т. 19, вып. 4. - С. 439 453. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-97912019-19-4-439-453

12. Донник А. М., Иванов Д. В., Коссович Л. Ю., Левченко К. К., Киреев С. И., Морозов К. М., Островский Н. В., Зарецков В. В., Лихачев С. В. Создание трехмерных твердотельных моделей позвоночника с транспедикулярной фиксацией с использованием специализированного программного обеспечения // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. - 2019. - Т. 19, вып. 4.-С. 424-438. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-201919-4-424-438

13. Донник A.M., Калинин A.A. Биомеханическое моделирование при планировании операции на иозвоночно-тазовом комплексе // Современные проблемы механики сплошной среды: тезисы докладов XVIII Международной конференции. - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета,2016. - С.65.

14. Донник A.M., Калинин A.A., Кириллова И.В., Коссович Л.Ю. Программные продукты медицинского назначения для планирования хирургического лечения (обзор) // Практическая биомеханика: Материалы докладов Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием / Под ред. проф. Л.Ю. Коссовича. - Саратов: Амирит, 2016. - С. 99-100.

15. Донник A.M., Кириллова И.В., Коссович Л.Ю. Биомеханический анализ пояснично-крестцового отдела позвоночника // Практическая биомеханика: Материалы докладов Всероссийской конференции молодых ученых с

международным участием / Под ред. проф. Л.Ю. Коссовича. - Саратов: Буква, 2015. - С.15-16.

16. Донник А. М., Кириллова И. В., Коссович Л. Ю., Левченко К. К., Лихачев С. В. Возможность использования биомеханического моделирования на этапе предоперационного планирования при травмах позвоночника // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики : А43 сборник трудов Международной научной конференции. Воронеж : Издательство «Научно-исследовательские публикации». - 2019. - С. 218-223.

17. Донник A.M., Кириллова И.В., Коссович Л.Ю., Лихачев C.B., Норкин И.А. Биомеханическое моделирование фиксации грудопоясничного отдела позвоночника транспедикулярной системой // Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине - 2017: Материалы Всероссийской школы-семинара / Под ред. Д.А. Усанова. - Саратов: Изд-во Саратовский источник, 2017. С.91-92. ISBN 978-5-91879-741-9.

18. Донник A.M., Коссович Л.Ю. Использование моделей с активным контуром для реконструкции трехмерных образов пояснично-крестцового отдела позвоночника по результатам томограмм // Математическое моделирование и биомеханика в современном университете. Тезисы докладов XI Всероссийской школы-семинара, пос. Дивноморское, 23-27 мая 2016 г.; Южный федеральный университет - Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2016. - С.41.

19. Донник А. М., Коссович Л. Ю., Оленко Е.С. Поведение сегмента грудного отдела позвоночника при оскольчатом переломе позвонка до и после хирургического лечения. Биомеханический эксперимент // Российский журнал биомеханики. - 2022. - Т.26, № 1. - С. 25-39. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2022.1.02

20. Донник A.M., Коссович Л.Ю., Фалькович A.C., Иванов Д.В., Лихачев C.B., Ульянов В.Ю. Применение метода биомеханического моделирования при планировании хирургического вмешательства в случае компрессионного перелома тела Thl2 позвонка // Технологические инновации в травматологии, ортопедии и нейрохирургии: интеграция науки и практики. Саратов: Ами-рит, 2019. С.68-69.

21. Донник A.M., Лихачев C.B., Битокова К.Т. Возможности современных информационных технологий в прогнозировании последствий травмы грудо-поясничного переходного отдела позвоночника // Инновационные технологии в фундаментальной, клинической и профилактической медицине: сборник научных трудов ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России/ под ред. д.м.н., проф. И.А. Норкина. - Саратов: А мирит. 2018. - С.65-67.

22. Зарецков В. В., Арсениевич В. В., Лихачев С. В., Шульга А. Е., Степухо-вич С. В., Богомолова Н. В. Застарелое повреждение переходного грудо-поясничного отдела позвоночника // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. - 2015. - Т. 4, № 2. - С. 61-66.

23. Капанджи А. И. Позвоночник. Физиология суставов. - Эксмо,2014. - 344 с.

24. Карлов А. В., Шахов В. П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. - Томск : STT , 2001. - 477 с.

25. Колесникова A.C., Сафонов P.A., Донник A.M. Востребованность программно-аналитических систем предоперационного планирования в области спи-нальной хирургии // Практическая биомеханика: Материалы докладов Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием / Под ред. проф. Л.Ю. Коссовича. - Саратов: Амирит, 2016. - С. 103-104.

26. Кудяшев А. Л., Хоминец В. В., Теремшонок А. В., Коростелев К. Е., Нагорный Е. В., Доль А. В., Иванов Д. В., Кириллова И. В., Коссо-вич Л. Ю. Биомеханические предпосылки формирования проксимального переходного кифоза после транспедикулярной фиксации поясничного отдела позвоночника // Российский журнал биомеханики. - 2017. - Т. 21, № 3. -С. 313-323.

27. Кудяшев А. Л., Хоминец В. В., Теремшонок А. В., Нагорный Е. Б., Стадниченко С. Ю., Доль А. В., Иванов Д. В., Кириллова И. В., Кос-сович Л. Ю., Ковтун А. Л. Биомеханическое моделирование при хирургическом лечении пациента с истинным спондилолистезом поясничного позвонка // Хирургия позвоночника. - 2018. - Т. 15, № 4. - С. 87-94. DOI: 10.14531/2018.4.87-94.

28. Кучумов А. Г. Биомеханическое моделирование фиксаторов из сплавов с памятью формы, применяющихся в челюстно-лицевой хирургии : дис. ... канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2009. - 112 с.

29. Лихачев C.B., Арсениевич В.Б., Зарецков В.В., Норкин И.А., Шульга А.Е., Донник A.M., Кириллова И.В., Коссович Л.Ю. Биомеханическое моделирование хирургической реконструкции переходных зон грудного и поясничного отделов позвоночника // Достижения Российской травматологии и ортопедии: Материалы XI Всероссийского съезда травматологов-ортопедов. В 3-х томах. Санкт-Петербург: ООО «Издательство ВВМ», 2018. - С. 216-220.

30. Лихачев C.B., Донник A.M., Иванов Д.В., Доль A.B., Садчиков Д.Д., Бирюкова A.B. Биомеханическое моделирование нестабильного повреждения грудопоясничного переходного отдела позвоночника // Сборник материалов X Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием "Цивьяновские чтения": Материалы съезда. Том 1. / Под ред. Садового М.А., Мамоновой Е.В. (Отв. редактор чл. СП РФ

В.В.Шалыгин). - Новосибирск: ООО "Сибирское университетское издательство 2017. С.222-226.

31. Лихачев С. В., Зарецков В. В., Арсениевич В. В., Щаницын И. Н., Шулfera А. Е., Зарецков В. В., Иванов Д. В. Оптимизация использования тран-спедпкулярного спондилоспнтеза при повреждениях типа A3 переходного грудопоясничного отдела позвоночника: клинико-экспериментальное исследование // Саратовский научно-медицинский журнал. - 2019. - Т. 15, № 2. - С. 275-283.

32. Лихачев С. В., Зарецков В. В., Арсениевич В. В., Шульга А. Е., Щаницын И. Н., Скрипаченко К. К. Биомеханические аспекты циркулярного спондилоспнтеза переходного грудопоясничного отдела позвоночника // Саратовский научно-медицинский журнал. - 2018. - Т. 14, № 3. - С. 560-566.

33. Лихачев C.B., Зарецков В.В., Шульга А.Е., Грамма С.А., Щаницын И.Н., Бажанов С.П., Зарецков A.B., Донник А.М. Повреждения переходного грудопоясничного отдела позвоночника: библиометрический анализ англоязычной литературы // Хирургия позвоночника. Т. 15, №4. Новосибирск: ФГБОУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна». 2018. - С.52-69.

34. Маркин В. А. Диагностические и прогностические ресурсы современных методов клинической и биомеханической оценки внутрикостных дентальных имплантатов : дис. ... д. мед. наук. Москва, 2006. - 205 с.

35. Никитин В. Н. Биомеханическое моделирование коррекции прикуса зубо-челюстной системы человека : дис. ... канд. физ.-мат. наук. Пермь, 2017. -161 с.

URL: https://radiomed.ru/publications/ao-klassifikaciya-perelomov-grudnogo-i-poyasnichnogo-otdelov-pozvonochnika (дата обращения: 20.05.2022 г.)

37. Корж H.A., Радчеико В.А.,Хвискж H.H., Деркач В.Н., Шимои В. В. Повреждения позвоночника и спинного мозга. Часть II. Повреждения позвоночника и спинного мозга. Под. ред. Н. Е. Полищук, Н. А. Корж, В. Я. Фигценко. Киев: "КНИГА плюс 2001. [Электронный ресурс] - URL: http : //sei — rus.com/surgery/polischuk/II5.htm/ (дата обращения: 20.05.2022 г.)

38. Тверье В. М. Биомеханическое моделирование онтогенеза зубочелюстной системы человека // Материалы XI Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Казань. - 2015. - С. 3684-3686.

39. Тверье В. М., Няшин Ю. И.,. Никитин В. Н Биомеханическое моделирование формирования и развития зубочелюстной системы человека // XVII Зимняя школа по механике сплошных сред: тез. докл. Пермь. - 2011. - С.309.

40. Тверье В. М., Симановская Е. Ю., Еловикова А. Н., Няшин Ю. П., Киченко А. А. Биомеханический анализ развития и функционирования зубочелюстной системы человека // Российский журнал биомеханики. -2007. - Т. И, № 4. - С. 84-104.

41. Толкачев В. С., Бажанов С. П., Ульянов В. Ю., Федонников А. С., Нинель В. Г., Салиху X., Норкин И. А. Эпидемиология травм позвоночника и спинного мозга (Обзор) //Саратовский научно-медицинский журнал. - 2018. - Т.14, №3. - С. 592-595.

42. Цивьян Я. Л. Хирургия позвоночника. - Новосибирск, 1993. - 364 с.

44. Юмашев Г. С., Силин Л. Л. Повреждения тел позвонков, межпозвонковых дисков и связок. - Ташкент: "Медицина 1971. - 228 с.

45. Acbi М., Etter Ch.R., Kehl Т.Н., Thalgott J. The internal skeletal fixation system. A new treatment of thoracolumbar fractures and other spinal disorders // Clin. Orthop. - 1988. - Vol. 227. - P. 30-43.

46. Alizadeh M. Influence of Cancellous Bone Existence in Human Lumbar Spine: A Finite Element Analysis [Текст] / M. Alizadeh, J. Kashani, M.R. Abdul Kadir, A. Fallahi // 5th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering Proceedings. - 2011. - Vol.35. - P. 439-442.

47. Ambati D. V., Wright E. K., Lehman R. A., Kang D. G., Wagner S. C., Dmitriev A. E. Bilateral pedicle screw fixation provides superior biomechanical stability in transforaminal lumbar interbody fusion: a finite element study // The Spine Journal. - 2015. - Vol. 15, № 6. - pp. 1812-1822. doi: 10.1016/j.spinee.2014.06.015.

48. Anderson P. A., Crutcher J., KING M., Montesano P. X. Spinal canal decompression in thoracolumbar burst fractures treated with posterior distraction rods // J. Orthop. Trauma. - 1989. - Vol. 3. - P. 160.

49. Arai Y., Takahashi H. E., Suzuki H. Stress analysis of the lumbar spine using the finite element model // Springer Japan. - 1995. - pp. 167-174.

50. Ayturk U., Puttlitz C. Parametric convergence sensitivity and validation of a finite element model of the human lumbar spine // Comput methods Biomech Biomed Eng. - 2011. - Vol.14. - pp.695-705.

52. Ben-Hatira F. A finite element modeling of the human lumbar unit including the spinal cord [Текст] / F. Ben-Hatira, K. Saidane, A. Mrabet //J. Biomedical Science and Engineering. - 2012. - Vol.5. - P. 146 152.

53. Bernard T.N., Whitecloud T.S. Ill, Rodriguez R.P., Maddad R.J. Segmental spinal instrumentation in the management of fractures of the thoracic and lumbar spine // South Med. J. - 1983. - Vol. 76. - P. 1232.

54. Borovkov A. I., Maslov L. В., Zhmaylo M. A., Zelinsky I. A., Voinov I. В., Keresten I. A., Mamchits D. V., Tikhilov R. M., Kovalenko A. N., Bilyk S. S., Denisov A. O. Finite element stress analysis of a total hip replacement in two-legged standing // Russian Journal of Biomechanics. - 2018. - Vol. 22, № 4. - pp. 382-400. DOI: 10.15593/RJBiomech/2018.4.02.

55. Bradford D. S., Mcbride J. Surgical management of thoracolumbar spine fractures with incomplete neurologic deficits // Clin. Orthop. - 1987.-Vol. 218.-P. 201.

56. Broom M. J., Jacobs R. R. Current status of internal fixation of thoracolumbar fractures //J. Orthop. Trauma. - 1989. - Vol. 3. - P. 148.

57. Campbell J. Q., Coombs D. J., Rao M., Rullkoetter P. J., Petrella A. J. Automated finite element meshing of the lumbar spine: Verification and Validation with 18 specimen - specific models // Journal of Biomechanics. -2016. - Vol. 49. - pp. 2669-2676. doi: 10.1016/j.jbiomech.2016.05.025.

58. Chazal J., Tanguy A., Bourges M., Gaurel G., Escande G., Guillot M. Biomechanical properties of spinal ligaments and a histological study of the supraspinal ligament in traction // Journal of Biomechanics. - 1985. - Vol. 18, № 3. - pp. 167-176. doi: 10.1016/0021-9290(85)90202-7.

59. Chen C.- S., Cheng C.- K., Liu C.- L., Lo W.- H. Stress analysis of the disc adjacent to interbody fusion in lumbar spine // Medical engineering & physics. - 2001. - Vol. 23, № 7. - pp. 485-493.

60. Cho P. G., Ji G. Y., Park S. H., Sgin D. A. Biomechanical analysis of biodegradable cervical plates developed for anterior cervical discectomy and fusion // Asian Spine Journal. - 2018. - Vol. 12, № 6. - pp. 1092-1099. doi: 10.31616/asj.2018.12.6.1092

61. Cho W., Cho S. K.,Wu C. The biomechanics of pedicle screw-based instrumentation // The journal of bone & joint surgery (Br) . - 2010. - Vol. 92-B, № 8. - pp.1061-1065. doi: 10.1302/0301-620X.92B8.24237.

62. Da Vies W. E., Morris J. H., Hill V. An analysis of conservation (nonsurgical) management of thoracolumbar fractures and fracture-dislocations with neural damage //J. BoneJt. Surg. - 1980. - Vol. 62 A. - P. 1324.

63. Damm N., Rockenfeller R., Gruber K. Lumbar spinal ligament characteristics extracted from stepwisw reduction experiments allow for preciser modeling than literature data //Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. - 2019. DOI:10.1007/sl0237-019-01259-6

64. Denis F. The three column spine and its significance in the classification of acute thoracolumbar spinal injuries //Spine. - 1983. - Vol.8, № 8. - P.817.

65. Dong L., Li G., Mao H., Marek S., Yang K. H. Development and validation of a 10-year-old child ligamentous cervical spine finite element model // Annals of Biomedical Engineering. - 2013. - Vol. 41, № 2. - pp. 2538-2552. doi: 10.1007/sl0439-013-0858-7.

66. Donnik A. M., Kirillova I. V., Kossovich L. Y., Zaretskov V. V., Lykhachev S. V., Norkin I. A. Biomechanical modeling of reconstructive intervention on the thoracolumbar transition // AIP Conference Proceedings 8th Polyakhov's

Reading. Сер. "8th Polyakhov's Reading: Proceedings of the International Scientific Conference on Mechanics". - 2018. - pp. 090002.

67. Dreischarf M. Comparison of eight published static finite element models of the intact lumbar spine: predictive power of models improves when combined together [Текст] / M. Dreischarf, T. Zander, A. Shirazi-Adl, C.M. Puttlitz, C.J. Adam, C.S. Chen, V.K. Goel, A. Kiapour, Y.H. Kim, K.M. Labus, J.P. Little, W.M. Park, Y.H. Wang, H.J. Wilke, A. Rohlmann, H. Schmidt //J Biomech.

- 2014. - Vol.47, Iss.8. - P.1757-1766. - DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.04.002.

68. Dreischarf M., Rohlmann A., Bergmann G., Zander T. Optimised loads for the simulation of axial rotation in the lumbar spine // Journal of Biomechanics.

- 2011. - Vol. 44. - pp. 2323^2327. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2011.05.040.

69. Du C- F., Yang N., Guo J- C., Huang Y- P., Zhang C. Biomechanical response of lumbar facet joints under follower preload: a finite element study // BMC Musculoskelet Disord. - 2016. - Vol. 17. - pp. 1-13.https://doi.org/10.1186/sl2891-016-0980-4.

70. Fagan M. J., Julian S., Mohsen A. M. Finite element analysis in spine research //J Engineering in Medicine. - 2002. - Vol. 216. Part H. - pp. 281-298. DOI: 10.1243/09544110260216568.

71. Finley S. M., Brodke D. S., Spina N. Т., DeDen C. A., Ellis B. J. FEBio finite element models of the human lumbar spine // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. - 2018. - Vol. 21, № 6. - pp. 444-452. doi: 10.1080/10255842.2018.1478967.

72. Galbusera F., Bassani Т., Barbera L. L., Ottardi C., Schlager В., Brayda-Bruno M., Villa Т., Wilke H.- J. Planning the surgical correction of spinal deformities: toward the identification of the biomechanical principles by means

of numerical simulation // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. -2015. - Vol. 3. - Article 178. doi: 10.3389/fbioe.2015.00178.

73. Garcia J., Stewart R. M., Rotondo M. F.. Henry S. M., Haskin D. S., Flor R. Advanced Trauma Life Support Manual. - Chicago: Am. Col. Surg., 1984. - 474 p.

74. Goel V., Kim K., Young E., Lim T. H., Weinstein J. N. An analytical investigation of the mechanics of spinal instrumentation // Spine. - 1998. -Vol. 13, № 9. - pp. 1003-1011. doi: 10.1097/00007632-198809000-00007.

75. Goel V. K., Kong W., Han J. S., Weinstein J. N., Gilbertson L. G. A combined finite element and optimization investigation of lumbar spine mechanics with and without muscles // Spine. - 1993. - Vol. 18, № 11. - pp. 1531-1536.

76. Goldstein S. A. The mechanical properties of trabecular bone: dependence on anatomic location and function //J. Biomechanics. - 1987. - Vol. 20, №11. - P. 1055-1061.

77. Gonzalez-Blohm S. A., Doulgeris J. J., Lee III W. E., Shea T. M., Aghayev K., Vrionis F. D. The current testing protocols for biomechanical evalution of lumbar spinal implants in laboratory setting: a review of the literature. - 2015. - Vol.2015. - P.506181. DOI: 10.1155/2015/506181

78. Guo L.-X., Li W.-J. Finite element modeling and static/dynamic validation of thoracolumbar-pelvic segment. - 2019. doi: 10.1080/10255842.2019.1699543.

79. Guvenc Y., Akylodas G., Senturk S., Erbulut D., Yaman O., Ozer A. F. How to reduce stress on the pedicle screws in thoracic spine? Importance of screw trajectory: a finite element analysis // Turk Neurosurg. - 2018. DOI: 10.5137/1019-5149.JTN.21895-17.2

80. Han K.-S., Rohlmann A., Yang S.-J., Kim B. S., Lim T.-H. Spinal muscles can sreate compressive follower loads in the lumbar spine in a neutral standing posture // Medical Engineering and Rhysics. - 2011. - № 33. - pp.472-478. DOI: 10.1016/j.medengphy.2010.11.014

81. Harma M., Heliovaara M., Aromaa A., Knekt P. Thoracic spine compression fractures in Finland. Clin Orthop Relat Res. - 1986. - Vol.205. - pp.188-194.

82. Harms J., Stolze P. The indications and principles of correction of posttraumatic deformities // Europ. Spine. - 1992. - Vol. 1. - P. 142-151.

83. Havaldar R., Pilli S. C., Putti В. B. Insights into the effects of tensile and compressive loadings on human femur bone // Adv Biomed Res. - 2014. - № 3. - P. 101.

84. Hobner A. R. Numerical analysis of multi-level versus short instrumentation for the treatment of thoracolumbar fractures [Текст] / A.R. H?bner, D. Gasparin, A.D. de Meira Junior, C.L. Israel, J.M. Dambrs, M. Ribeiro, S.L. de Freitas // Eur J Orthop Surg Traumatol. - 2015. - Vol.25, Suppl.l. - P. 213-217. - doi: 10.1007/s00590-015-1612-7.

85. Holdswokth F. W., Chir M. Fractures, Dislocations and Fracture-Dislocations of the Spine //J. Bone Jt. Surg. - 1970. - Vol. 52 A. - P. 1534.

86. Hsieh Y.- Y., Chen Ch.- H., Tsuang F.- Y.,Wu L. Ch., Lin Sh.- Ch., Chiang Ch.- J. Removal of fixation construct could mitigate adjacent segment stress after lumbosacral fusion: A finite element analysis // Clinical Biomechanics. -2017. - Vol. 43. - pp. 115-120. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2017.

87. Jiang Y., Sun X., Peng X., Zhao J., Zhang K. Effect of sacral slope on the biomechanical behaviour of the low lumbar spine // Experimental and Therapeutic medicine. - 2017. - Vol. 13. - pp. 2203-2210. doi: 10.3892/etm.2017.4251.

88. Kiapour A., Ambati D., Hoy R. W., Goel V. Effect of graded facetectomy on biomechanics of Dynesis dynamic stabilization system // Spine. - 2012. -Vol. 37, № 10. - pp. E581-E589. doi: 10.1097/BRS.0b013e3182463775.

89. Kim Y. H., Khuyagbaatar B., Kim K. Recent advances in finite element modeling of the human cervical spine // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2018. - Vol. 32, Issue 1. - pp. 1-10. DOI 10.1007/sl2206-017-1201-2.

90. Lee M. J., Cizik A. M., Hamilton D., Champman J. R. Predictiong medical complications after spine surgery: a validated model using a prospective surgical registry //Spine J. - 2014. - № 14(2). - pp.291-299. D01:10.1016/j.spinee.2013.10.043

91. Lee K. K., Teo E. C., Fuss F. K., Vanneuville V., Qiu T. X., Ng H. W., Yang K., Sabitzer R. J. Finite-element analysis for lumbar interbody fusion under axial loading // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 2004. -Vol. 51. - pp. 393-400. DOI: 10.1109/TBME.2003.820994.

92. Lee S. H., Im Y. J., Kim K. T., Kim Y. H., Park W. M., Kim K. Comparison of cervical spine biomechanics after fixed-and mobile-core artificial disc replacement: A finite element analysis // Spine. - 2011. - Vol. 36, № 9. -pp. 700-708. doi: 10.1097/BRS.0b013e3181f5cb87.

93. Li J.,Zhang L.-C., Li J., Zhang H., Zhao J.-X., Zhang W. A hybrid uniplanar pedicle screwsystem with a new intermediate screw for minimally invasive spinal fixation: a finite element analysis // BioMed Research International. - 2020. -Vol.2020, №5497030. - P.9. https://doi.org/10.1155/2020/5497030

94. Li Q. Y., Kim H.- J., Son J., Kang K.- T., Chang B.- S., Lee C.- K., Slok H. S., Yeom J. S. Biomechanical analysis of lumbar decompression surgery in relation to degenerative changes in the lumbar spine - Validated finite element

analysis // Computer in Biology and Medicine. - 2017. - Vol. 89. - pp. 512-519. doi: 10.1016/j.compbiomed.2017.09.003.

95. Lodygowski T. Three-dimensional nonlinear finite element model of lumbar intervertebral disc [Текст] / Т. Lodygowski, W. Kikol, M. Wierszycki // Acta of Bioengineering and Biomechanics. - 2005. - Vol.7, No.2. - P.29-37.

96. Lv O.-B., Gao X., Pan X.-X., Jin H.-M., Lou X.-T., Li S.-M., Yan Y.-Z., Wu C.-C., Lin Y., Ni W.-F., Wang X.-Y., Wu A.-M. Biomechanical properties of novel transpedicular transdiscal screw fixation with interbody arthrodesis technique in lumbar spine: a finite element study // Journal of orthopaedic translation. -2018. - pp.50-58. doi: 10.1016/j.jot.2018.08.005.

97. Magerl F., Aebi M., Gertzbein S. D. et al. A comprehensive classification of thoracic and lumbal injures // Europ. Spine J. - 1994. - Vol. 34- P. 184-201.

98. Mantesano P. X., Benson D. K. Thoracolumbar spine fractures // Operative orthopaedics. Ed. M.W. Capman., Philadelphia: J.B. Lipprocott Co. - 1993.-P. 2665-2697.

99. Marnay T. Vertebral osteosynthesis // Sauramps medical. - 1993. - P. 186.

100. Misch С. E., Qu Z., Bidez M. W. Mechanical properties of trabecular bone in the human mandible: implications for dental implant treatment planning and surgical placement //J. Oral Maxillofac Surg. - 1999. - Vol. 57(6). - P. 700-706.

101. Moramarco V., del Palomar A. P., Pappalettere C., Doblary M. An accurate validation of a computational model of a human lumbosacral segment // Journal of Biomechanics. - 2010. - Vol. 43, № 2. - pp. 334-342. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.07.042.

102. Nedoma J., Stehlik J., Hlavacek I., Danek J., Dostalova T., Preckova P. Mathematical and computational methods and algorithms in biomechanics of human skeletal systems: an introduction. John Wiley & Sons. - 2011. - 300p.

103. Nicoll E. A. Fractures of the dorso-lumbar spine //J.BoneJt.Surg. - 1949. - Vol. 31 B. - P. 376.

104. Nolte L. P., Panjabi M. M., Oxland T. R. Biomechanical properties of lumbar spinal ligaments. In: Heimke G.(Ed.) // Clinical Implant Materials, Advance in Biomaterials. - 1990. - Vol. 9. - pp. 663-668.

105. Patwardhan A. G.,Havey R. M., Carandang G., Simonds J., Voronov L. I., Ghanayem A. J., Meade K. P., Gavin T. M., Paxinos O. Effect of compressive follower preload on the flexion-extension response of the human lumbar spine //Journal of Orthopaedic Research. - 2003. - № 21. - pp. 540-546. DOI:10.1016./S0736-0266(02)00202-4

106. Perey O. Fracture of the vertebral end-plate in the lumbar spine // Ada Orthop. Scand. - 1957.-Supp.25.

107. Rohlmann A., Zander T., Rao M., Bergmann G. Applying a follower load delivers realistic results for simulating standing //J Biomech. - 2009. - Vol. 42, №10. - pp. 1520-1526. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.03.048.

108. Rohlmann A., Zander T., Rao M., Bergman G. Realistic loading conditions for upper body bending //J Biomech. - 2009. - Vol. 42, № 7. - pp. 884-890. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.01.017

109. Rouhi G., Tahani M., Haghighi B., Herzog W. Prediction of stress shielding around orthopedic screws: time-dependent bone remodeling analysis using finite element approach //Journal of medical and biological engineering. - 2015. - DOI: 10.1007/s40846-015-0066-z

110. Sansur Ch. A., Caffes N. M., Ibrahimi D. M., Pratt N. L., Lewis E. M., Murgatroyd A. A., Cunningham B. W. Biomechanical fixation properties of cortical versus transpedicular screws in the osteoporotic lumbar spine: an in vitro human cadaveric model // Journal of Neurosurg Spine. - 2016. - Vol. 25.

- pp. 467-476. DOI: 10.3171/2016.2.SPINE151046

111. Sharabi M., Levi-Sasson A., Wolfson R., Wade K. R., Galbusera F.. Benayahu D., Wilke H.- J., Haj-Ali R. Generation of a finite element model of the thoracolumbar spine // Journal of Biomechanical Engineering. - 2018. -doi: 10.1115/1.4041769.

112. Shin D. S., Lee K., Kim D Biomechanical study of lumbar spine with dynamic stabilization device using finite element method // Asian Spine Journal. - 2018.

- Vol. 12, № 6. - pp. 1092-1099. DOI: 10.1016/j.cad.2007.03.005.

113. Shirazi-Adl A., Ahmed A., Shrivastava S. A finite element study of a lumbar motion segment subjected to pure sagittal plane moments // Journal of Biomechanics. - 1986. - Vol. 19. - pp. 331-350. DOI: 10.1016/0021-9290(86)90009-6

114. Shulga A. E., Ninel' V. G., Norkin I. A., Puchin'yan D. M., Zaretskov V. V., Korshunova G. A., Ostrovskii V. V., Smolkin A. A. Contemporery views on the pathogenesis of trauma of the spinal cord and peripheral nerve trunks // Neursci. Behav. Physil. - 2015. - Vol. 45, № 7. - pp. 811-819.

115. Soreff J. Assessment of the late results of traumatic compression fractures of the thoracolumbar vertebral bodies // Thesis, Karolinska Hospital. - Stockholm; Sweden, 1977.

and its biomechanical significance // Chinese Journal of Traumatology. - 2009.

- Vol. 12, № 3. - pp.153-156.

117. Su Y.- S., Ren D., Wang P.- C. Comparison of biomechanical properties of single and two- segment fusion for Denis type В spinal fractures // Clinicle Article. - 2013. - Vol. 5. - pp. 266-273. doi: 10.1111/os.l2068.

118. Ti6A14V ELI Titanium Alloy [Электронный ресурс] - URL: http: / / www.arcam.com / wp-content / uploads / Arcam-Ti6A14V-ELI-Titanium-Alloy.pdf (дата обращения: 17.08.2018г.).

119. Toosizadeh N., Haghpanabi M. Generating a finite element model of the cervical spine: estimating muscle forces and internal loads // Scientia Iranica B. - 2017. - Vol. 18, № 6. - pp. 1237-1245. DOI: 10.1016/j.scient.2011.10.002

120. Totoribe K., Tajima N., Chosa E. A biomechanical study of posterolateral lumbar fusion using a three-dimensional nonlinear finite element method // Journal of Orthopaedic Science. - 1999. - Vol. 4. - pp. 115-126.

121. Travert C. Sensitivity of patient-specific vertebral finite element model from low dose imaging to material properties and loading conditions [Текст] / С. Travert, E. Jolivet, E. Sapin-de Brasses, D. Mitton, W. Skalli // Med Biol Eng Comput.

- 2011. - Vol.49, Iss.12. - P. 1355-1361. - doi: 10.1007/sll517-011-0825-0.

122. Tsouknidas A., Michailidis N., Savvakis S., Anagnostidis K., Bouzakis K.-D., Kapetanos G. A Finite Element Model Technique to Determine the Mechanical Response of a Lumbar Spine Segment Under Complex Loads // Journal of applied biomechanics. - 2012. - Vol. 28. - pp. 448 456.

123. Tyndyk M. A., Barron V., McHugh P. E., O'Mahoney D. Generation of a finite element model of the thoracolumbar spine // Acta of Bioengineering and Biomechanics. - 2017. - Vol. 9, № 1. - pp. 35-46.

124. Wang J. P. Finite element analysis of the spondylolysis in lumbar spine [Текст] / J.P. Wang, Z.C. Zhong, C.K. Cheng, C.S. Chen, C.H. Yu, Т.К. Chang, S.H. Wei // Biomed Mater Eng. - 2006. - Vol.16, Iss.5. - P.301-308.

125. White A. A., Panjabi M. Clinical biomechanics of the spine. - 2 ed. -Philadelphia: J.B. Lippricott, 1990.

126. Whiteside Т. E., Shah S. J. A. On the management of unstable fractures of the thoracolumbar spine: rationale for use of anterior decompression and fusion and posterior stabilization // Spine - 1976.- Vol. 1- P. 99.

127. Wu A.-M., Harris J. A., Hao J. C., Jenkins S. M., Chi Y.-L., Bucklen B. S. Biomechanical properties of posterior transpedicular-transdiscal oblique lumbar screw fixation with novel trapezoidal lateral interbody spacre: an in vitro human cadaveric model // Europian Spine Journal. - 2017. - Vol.26. - pp.2873-2882. DOI: 10.1007/s00586-017-5050-6

128. Wu H.- C., Yao R.- F. Mechanical behavior of the human annulus fibrosus // Journal of Biomechanics. - 1976. - Vol. 9, № 1. - pp. 1-7. doi: 10.1016/0021-9290(76)90132-9

129. Wu J., Guan Y., Fan S. Analysis of risk factors of secondary adjacent vertebral fracture after percutaneous kyphoplasty //Biomedical research. - 2017. - Vol.28, №5. - pp.1956-1961.

130. Wu W., Chen C., Ning J., Sun P., Zhang J., Wu C., Bi Z., Fan J., Lai X., Ouyang J. A novel anterior transpedicular screw artifical vertebral body system for lower cervical spine fixation: a finite element study // Journal of biomechanical engineering. - 2017. - pp.1-9. DOI: 10.1115/1.403693

in Biomechanics and Biomedical Engineering.Springer. Tel Aviv, Israel. - 2017.

- Vol. 20, № 1. - pp. 1-15. DOI: 10.1080/10255842.2016.1193596

132. Yoganandan N., Aran M. W. J., Stemper B. D., Pintar F. A., Maiman D. J. Biomechanics of human thoracolumbar spinal column trauma from vertical impact loading //Annals of Advances in Automotive Medicine. - 2013. - Vol.57.

- pp.155-166.

133. Zafarparandeh I., Erbulut D. U., Lazoglu I., Ozer A. F. Development of a finite element model of the human cervical spine //Turk Neurosurg. - 2014. - Vol.24, №3. pp.312-318. DOI: 10.5137/1019-5149.JTN.8486-13.0

134. Zahari S. N., Latif M. J. A., Rahim N. R. A., Kadir M. R. A., Kamarul T. The Effects of Physiological Biomechanical Loading on Intradiscal Pressure and Annulus Stress in Lumbar Spine: A Finite Element Analysis // Journal of Healthcare Engineering . - 2017. - Vol. 21-B. - pp. 1-8. doi: 10.1155/2017/9618940.

135. Zhao L., Chen J., Liu J., Elsamaloty L., Liu X., Li J., Elgafy H., Zhang J., Wang L. Biomechanical analysis on of anterior transpedicular screw-fixation after two-level cervical corpectomy using finite element method // Clinical Biomechanics. - 2018. - Vol. 60. - pp. 76-82. doi: 10.1016/j.clinbiomech.2018.09.008.

136. Zhao Y., Li Q., Mo Z., Sun Y., Fan Y. Finite element analysis of cervical arthroplasty with fusion against 2-level fusion //J Spinal disord tech. - 2013. -Vol. 26, № 6. - pp. 347-350. doi: 10.1097/BSD.0b013e318246bl63.